發電+種菜，新設計讓沙漠太陽能電板身兼兩職

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利用一種獨特的水凝膠，沙特阿拉伯科學家發明了一個太陽能驅動的系統，在發電的同時能利用空氣中的水成功地種植菠菜。該設計提供了一種可持續的、低成本的策略，以改善生活在干旱氣候地區人們的食物和水安全。相關成果3月2日發表于《細胞報告：物理科學》。

“世界上仍有部分人口沒有獲得干凈的水和綠色能源，其中很多人生活在農村和干旱或半干旱氣候地區。”論文通訊作者、阿卜杜拉國王科技大學環境科學與工程教授王鵬說，“我們的設計在產生清潔能源的同時，從空氣中提取水，并適用于沙漠和海洋島嶼等偏遠地區的分散、小規模農場。”

該系統被稱為WEC2P，由放置在水凝膠層上的太陽能光伏板組成，水凝膠層被安裝在一個大金屬盒的頂部，以凝結和收集水。王鵬團隊在之前的研究中開發了這種水凝膠，可以有效地吸收周圍空氣中的水蒸氣，并在加熱時釋放出水分。

研究人員利用太陽能電池板發電時產生的廢熱將吸收的水從水凝膠中釋放出來。下面的金屬盒子收集蒸汽并將其凝結成水。另外，水凝膠通過吸收熱量和降低電池板的溫度，將太陽能光伏電池板的效率提高了9%。

今年6月，沙特阿拉伯的天氣非常炎熱，王鵬團隊利用WEC2P進行了為期兩周的植物生長試驗。他們只用從空氣中收集的水來灌溉60顆種植在植物生長箱中的菠菜種子。

在實驗過程中，這塊與學生課桌桌面大小相似的太陽能電池板共產生了1519瓦特/小時的電力，60顆菠菜種子中有57顆發芽，正常生長至18厘米。總的來說，在兩周里，大約有2升水從水凝膠中冷凝出來。

“我們的目標是創建一個清潔能源、水和糧食生產的綜合系統，特別是生產水的部分，使我們的設計有別于當前的農業光伏發電。” 王鵬說。為了將概念驗證設計轉化為實際產品，該團隊計劃創造一種能更好的從空氣中吸收更多水分的水凝膠。

“確保地球上每個人都能獲得清潔的水和負擔得起的清潔能源，是聯合國制定的可持續發展目標的一部分。” 王鵬說，“我希望我們的設計可以是一個分散的電力和水系統，為家庭提供照明和灌溉作物。”